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熱塑性CF/PPS預浸帶對板材管材的影響
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熱塑性CF/PPS預浸帶對板材管材的影響

聚苯硫醚(PPS)是一種高性能的熱塑性樹脂,可耐高溫、耐腐蝕,同時吸濕率也比較低,是比較理想的碳纖維復合材料的熱門樹脂之一。熱塑性CF/PPS可以大幅提升PPS的性能優勢,是航空航天上比較理想的復合材料。

連續碳纖維增強PPS(CF/PPS)400mm單向帶_預浸帶/料

熱塑性CF/PPS的研究,國外開展的比較早,累積了較多的實驗數據,目前國內還處于起步階段,科研水平、實驗探索的進程還比較慢,加上碳纖維原絲制備等方面的因素,導致我們落后于歐美國家一大截,好在我們已經意識到了問題的嚴重性,已經在大力追趕了。

目前國內的實驗室已經可以制成熱塑性CF/PPS預浸帶,并且保持其性能的相對穩定,但是還沒有到大批量生產的程度。熱塑性CF/PPS的優勢在于性能更強,可回收再造,但是具體好在哪里,還需要通過研究和數據來證實。

熱塑性CF/PPS預浸帶對板材性能的影響

熱塑性CF/PPS復合材料板的層壓過程也是PPS樹脂再浸漬碳纖維的過程,樹脂的浸潤程度越高,界面粘性越強,那復合材料的綜合性能也就越好。而且碳纖維單向預浸帶的鋪層方向、鋪層設計對于性能的影響也比較明顯。

連續碳纖維與PPS基體樹脂的粘結性對板材的性能影響更為明顯,其界面粘結強度越大,板材的整體抗外界破壞能力越強。

在制備熱塑性CF/PPS預浸帶的過程中,如何保持碳纖維絲束與樹脂的均勻分布是個難題。過于集中或樹脂富集,預浸帶局部產生殘余應力,板材承重后,容易出現層間分離的情況;相反如果過于稀疏或局部沒有樹脂覆蓋,更容易出現凹陷斷裂的情況。

熱塑性CF/PPS預浸帶對管材性能的影響

碳纖維管材是另外一種應用廣泛的制品,熱固性碳纖維管是利用預浸帶纏繞芯模上,經過設備卷制成型的,而將原先的環氧樹脂類碳纖維預浸帶替換成熱塑性CF/PPS預浸帶,是否會有所不同?性能上是否也會有差距?

我們知道熱塑性CF/PPS預浸帶與纏繞管的性能密切相關,如果熱塑性CF/PPS預浸帶中的絲束和樹脂分布不均勻,那再纏繞成型的過程中就會發生重疊或留空的情況,碳纖維管材的密度自然也不會均勻,整體的穩定性較差。

其實說了這么多,不管是管材還是板材,核心性能還是來自碳纖維原絲及樹脂本身,碳纖維原絲從短切變成連續,熱固性環氧樹脂變成熱塑性聚苯硫醚樹脂,從理論上來說綜合性能肯定是熱塑性CF/PPS的更強。但是如何保證PPS在熔化后與碳纖維絲束更均勻的融合,形成性能更加穩定的復合材料,說起來容易,做起來就難了。

目前國內已經攻克了這個難題,采用熔融浸漬法技術制備的熱塑性CF/PPS預浸帶,螺桿擠出設備在輸送熔融的聚苯硫醚樹脂時,能夠提供充分的浸漬動力,通過提升PPS樹脂的流動性,增強PPS熔體對碳纖維絲束的全面包覆和浸漬效果,有效保證了預浸帶的質量穩定性。可以預見,熱塑性CF/PPS預浸帶制成的熱塑性碳纖維板、管的批量化進程有望早日實現。

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